Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной соматической клетки человека составляет около 6*10^9 мг.Определите,чему равна масса всех молекул ДНК в спермтозоиде и соматической клетке перед началом митотического деления и после его окончания.Ответ поясните.
Для ответа на этот вопрос необходимо понять, как распределяется ДНК в клетках на разных стадиях клеточного цикла, а также в половых клетках.
Масса ДНК в соматической клетке:
В нормальной соматической клетке человека содержится 46 хромосом, и общая масса ДНК составляет около 6 * 10^9 пикограмм (пг) (или 6 нанограмм, что более традиционно для измерения массы ДНК). Это количество ДНК присутствует в диплоидной клетке в фазе G1 клеточного цикла, до начала репликации ДНК.
Масса ДНК в спермтозоиде:
Сперматозоид является гаплоидной клеткой, что означает, что он содержит половину от общего количества ДНК соматической клетки, то есть 23 хромосомы. Следовательно, масса ДНК в спермтозоиде будет примерно 3 * 10^9 пг (или 3 нанограмма).
Перед началом митотического деления:
Перед началом митоза, в фазе S клеточного цикла, происходит репликация ДНК. В результате этого процесса количество ДНК удваивается. Таким образом, перед началом митоза, в фазе G2, масса ДНК в соматической клетке будет составлять 12 * 10^9 пг (или 12 нанограмм), поскольку каждая хромосома состоит из двух сестринских хроматид.
После окончания митотического деления:
После митоза клетка делится на две дочерние клетки, каждая из которых получает полный набор хромосом, идентичный материнской клетке. Следовательно, масса ДНК в каждой из дочерних клеток будет снова составлять 6 * 10^9 пг (или 6 нанограмм), как и в исходной соматической клетке до репликации.
Таким образом, в процессе митоза количество ДНК в клетках изменяется следующим образом: удвоение в фазе S, затем равномерное распределение между двумя дочерними клетками, каждая из которых получает первоначальное количество ДНК, характерное для соматической клетки.
Для начала определим массу одной молекулы ДНК. Для этого нам нужно знать массу молекулы ДНК одного нуклеотида (предположим, что это около 660 дальтон). Зная, что ДНК состоит из двух комплементарных цепей, мы можем удвоить это число и добавить массу азотистых оснований. Таким образом, масса одной молекулы ДНК будет около 3*10^-21 г.
Теперь мы можем рассчитать количество молекул ДНК в сперматозоиде и соматической клетке до и после митотического деления. Для сперматозоида (содержащего половую гаплоидную комплектацию хромосом) мы будем иметь 23 хромосомы, а значит общая масса всех молекул ДНК будет составлять около 310^9 мг. Для соматической клетки до деления это значение также будет равно 610^9 мг.
После митотического деления общая масса молекул ДНК в соматической клетке удваивается, так как клетка делится, сохраняя генетический материал. Следовательно, после деления общая масса молекул ДНК будет равна 12*10^9 мг.
Таким образом, масса всех молекул ДНК в сперматозоиде составляет около 310^9 мг, а в соматической клетке до деления - 610^9 мг, а после деления - 12*10^9 мг.
